1. Поняття про технологічну спадковість
Вище було показано, що експлуатаційні якостідеталей залежать не тільки від конструктивних форм і точності виготовленнядеталей, складу і структури їх матеріалу та його механічних якостей, але й відокремих характеристик стану поверхневого шару, що сформувався в металі впроцесі механічної обробки.
Зміна видів і режимів механічної обробки впливає наокремі характеристики стану поверхневого шару, а отже, і на експлуатаційнівластивості деталей. У цьому розумінні доречно говорити про існуваннятехнологічної спадковості стану поверхневого шару і експлуатаційнихвластивостей деталей, що ним визначається, від окремих технологічних операцій івсього технологічного процесу їх виготовлення.
Технологічною спадковістю називається перенесення на готову деталь у процесі їїобробки похибок, механічних і фізико-хімічних властивостей вихідної заготовкичи властивостей і похибок, що сформувалися у заготовці на окремих операціяхвиготовлення деталі.
Технологічна спадковість залежить не тільки відвиду і режимів обробки, застосовуваних на чистовій операції. Вона можепроявитися у зміні властивостей або у втраті точності форми готової деталі приїї експлуатації в результаті дії тих чи інших елементів стану поверхневогошару, створених у поверхневому шарі деталі при її чорновій обробці.
Наприклад, шліфування грубо обточеної ізагартованої заготовки з матеріалу ШХ15СГ призводить до повторного загартуванняокремих ділянок (рис. 1, а) і до виникнення зон відпущеного металу(рис. 1, б), що веде до створення різних структур і виникненнязалишкових напружень на їх границях [2].
Прояв технологічної спадковості може призвести якдо покращення, так і до погіршення експлуатаційних властивостей деталей машин.Для доцільного використання явищ технологічної спадковості необхідно встановитибезпосередні зв’язки між експлуатаційними характеристиками деталей (втомленоюміцністю, зносостійкістю тощо) і режимами обробки заготовок при основнихметодах їх виготовлення.
/>
Рис. 1. Зміна мікротвердості поверхні грубообточеної та загартованої сталі при шліфуванні
Це можуть бути математичні залежності. Як прикладна рис. 2 тут показана залежність втомленої міцності (а це – довговічність)жароміцної сталі ХН35ВТЮ (ЕИ787) від режимів точіння різцями ВК6М, вираженаномограмою.
/>
Рис. 2. Номограма режимів точіння, якізабезпечують задану довговічність деталей
Якщо не можна встановити математичні залежності, тоцей зв’язок визначають експериментально.
2. Вплив режимів механічної обробки на експлуатаційнівластивості деталей машин
спадковістьтехнологічний деталь обробка
Зносостійкість деталей машин. Зрис. 3 видно, що при призначенніоптимальної глибини шліфування сталі 45, рівної 0,015 мм, початковезношування валиків знижується на 32–60%, а сполучених з ними чавунних втулок – на 50–60%.
/>
Рис. 3. Вплив глибини шліфування валика зісталі 45 з Vзаг=47 м/хв.
та поздовжньої подачі S = 1000 мм/хв на його зношування (1 і 2) ізношування спряженої з ним втулки із СЧ21–40 (3)
Результати досліджень показують, що зносостійкістьплоских деталей з чавуну СЧ21–40 в умовах тертя (ковзання зі змащенням призворотно-поступальному русі) змінюється в залежності від виду їх обробки у 3– 4рази (табл. 7.4).
Зношування плоских чавунних деталей за 72 години дослідженьпри терті зі змащеннямВид обробки
Ra, мкм Відносне зношування, % р = 1,2 МПа р = 2,74 МПа
Стругання
Фрезерування
Шліфування
Накатування шариками
2,1
1,8
1,6
1,0
100
71
55
24
100
62
58
29
На рис. 4 зображена діаграмазношування втулок із загартованоїсталі 40Х Æ40Н7×40 ммза 10 годин тертя з чавунним валом (СЧ21–40), що обертається зі швидкістю 1 м/сі діє на втулку з тиском 0,32 МПа при змащуванні веретенним маслом. Вона показує,що в деяких випадках цілком однакові за своєю точністю та шорсткістю поверхнідеталей машин виготовлені за одним і тим же кресленням, а також прийняті іоцінені технологічним контролем як цілком рівноцінні, можуть мати різні експлуатаційніякості в залежності від технологічної спадковості, набутій деталями в процесіїх виготовлення. З діаграми видно, що зношування втулок, обробленихшліфуванням, з Rz = 0,8мкм при терті з суперфінішованим валом виявилося найменшим. Зношування втулок зтією ж шорсткістю, оброблених хонінгуванням, виявилося на 30% більшим, аоброблених викінчуванням вільним абразивом – майже в три рази більшим, чимпісля обробки шліфуванням.
При терті з’єднань деталей, оброблених з Rz = 0,4 мкм,найбільше зношування знову – мають отвори, що викінчувані вільним абразивом, анайбільш зносостійкими виявляються хонінговані отвори при їх обробці з Rz = 0,2 мкм.
/>
Рис. 4. Зношування втулок із загартованоїсталі, оброблених шліфуванням (1), доведенням вільним абразивом (2) іхонінгуванням (3)
Втомлена міцність деталей машин суттєво залежить від видів і режимівобробки.
Зміна режимів фрезерування сталі 2Х13 циліндричнимифрезами призводить до збільшення межі втомленості з 314 до 378 МПа, тобто на 18%(рис. 5). При цьому перехід від методу попутного (П) фрезерування дозустрічного (В) з незмінними режимами фрезерування підвищує межу втомленоїміцності на 8–10%.
/>
Рис. 5. Залежність межі витривалості сталі2Х13 від режимів фрезерування:1 – при V =60 м/хв, Sz = 0,05 мм/зуб; 2 – при V = 60 м/хв, Sz = 0,16 мм/зуб; 3 – приV = 38 м/хв, Sz = 0,05 мм/зуб; 4 – приV = 19 м/хв, Sz= 0,12 мм/зуб
Криві, зображені на рис. 6, а, показують,що при точінні високоміцної сталі за допомогою зміни геометрії різця, зокрема,шляхом зміни його переднього кута, втомлену міцність можна підвищити на 36–63%.
Збільшення швидкості різання при точіннівисокоміцної сталі, що сприймає загартування, веде до підвищення втомленоїміцності на 12–30% (рис. 6, б).
Збільшення подачі при точінні сталі 50 у зв’язку зїї зміцненням при зростанні навантаження підвищує втомлену міцність, а приточінні загартованої сталі 30ХГСНА у зв’язку з її відпущенням знижує втомленуміцність (рис. 6, в).
Наведені результати різних експериментальнихдосліджень переконують у можливості встановлення залежностей довговічності деталейвід видів і режимів їх обробки і визначення видів обробки, найбільш сприятливихдля підвищення довговічності деталей машин, але необхідно підкреслити, що привстановленні таких залежностей треба дуже ретельно вивчати фізичну сутністьявища і границі дії якихось закономірностей.
/>
Рис. 6. Впливгеометрії різця при V=100 м/хв, S= 0,1 мм/об (а), швидкість різання при γ= –50°; S= 0,1 мм/обта подачі (в) на межу витривалості сталі: 1 – сталь 30ХГСНА; 2 – сталь 30ХГСА; 3 – сталь 50
Використана література
спадковістьтехнологічний деталь обробка
1. Бондаренко С.Г.Розмірні розрахунки механоскладального виробництва. – К. 1993. – 544 с.
2. Маталин А.А. Технологиямашиностроения. – Л. – М., 1985. – 496 с.
3 Основы технологиимашиностроения / Под ред. В.С. Корсакова – М., 1977. – 416 с.
4. Справочниктехнолога-машиностроителя / Под. ред. А.Г. Косиловой, О.К Мищерякова. Т. 1. – М. 1985. – 655 с.
5. Руденко П.А.,Шуба В.А и др. Отделочные операции в машиностроении. – К.: Техника, 1990. – 150 с.